Qu'est-ce que Layer 2

Solutions de scalabilité Ethereum

Ethereum occupe la position de principale plateforme pour les smart contracts et les applications décentralisées (DApps), affichant le volume le plus important d’actifs numériques immobilisés et le débit transactionnel le plus élevé du secteur. Avec l’essor du marché des cryptomonnaies, les activités on-chain, qu’il s’agisse de transferts ou d’exécution de contrats, se sont considérablement intensifiées. Pourtant, même lorsque le marché est moins actif, les utilisateurs subissent une congestion du réseau persistante et des frais de gas toujours élevés, ce qui nuit à l’expérience utilisateur. La question de la scalabilité demeure l’un des sujets les plus critiques pour la communauté Ethereum.

Les solutions de scalabilité Ethereum se répartissent généralement en deux catégories : Layer 1 (L1) et Layer 2 (L2).

La Layer 1, souvent désignée sous le nom d’Ethereum 2.0, regroupe les évolutions on-chain telles que le passage du mécanisme de consensus Proof of Work (PoW) vers le Proof of Stake (PoS) et la mise en œuvre du sharding. Ces innovations permettent aux nœuds de ne plus devoir stocker l’intégralité de la blockchain, ce qui optimise les ressources informatiques et renforce la capacité globale du réseau.

Compte tenu de la complexité de ces changements, le déploiement d’Ethereum 2.0 s’opère par étapes sur une longue période, sans échéance définitive. De ce fait, les solutions de scalabilité Layer 2 constituent aujourd’hui le principal axe de développement de l’écosystème.

La Layer 2 désigne des solutions off-chain qui fonctionnent indépendamment de la chaîne principale Ethereum. Les transactions sont traitées intégralement sur des réseaux Layer 2 et ne sollicitent la Layer 1 qu’en cas de besoin. Cette approche permet de traiter un volume de transactions élevé, avec rapidité et une meilleure maîtrise des coûts.

Pour imager, si Ethereum représente une autoroute, Layer 2 se compare à un viaduc surélevé qui détourne une partie du trafic et contribue ainsi à désengorger la blockchain.

Principales technologies de la Layer 2

Les technologies des réseaux Layer 2 ont connu une évolution majeure au fil des années :

State Channel

Le modèle State Channel fonctionne de façon similaire au Lightning Network de Bitcoin. Deux parties ouvrent un canal off-chain pour réaliser des transferts de valeur ; à l’issue, seul le solde final est enregistré sur la chaîne principale, une fois toutes les transactions intermédiaires terminées.

Le réseau Raiden a constitué la première application des State Channels sur Ethereum. Cependant, d’importantes limitations et la nécessité de maintenir une relation de transaction continue ont freiné son adoption.

Plasma

Plasma, l’une des premières propositions Layer 2 de Vitalik Buterin, fonctionne comme une sidechain indépendante d’Ethereum, qui transfère les hachages des blocs traités vers un smart contract sur la chaîne principale pour vérification. Ce modèle autorise le traitement simultané de centaines, voire de milliers de transactions off-chain, seules quelques données finales (en octets) étant transférées sur la chaîne principale.

L’inconvénient principal de cette solution réside dans la dépendance à l’intégrité des nœuds Plasma et à la fiabilité des données soumises. Pour éviter tout comportement frauduleux, une période de contestation de 7 à 14 jours s’applique avant de pouvoir retirer ses fonds, ce qui représente une contrainte opérationnelle significative.

Rollups

Les Rollups constituent aujourd’hui la principale solution de scalabilité Layer 2 ; de nombreux spécialistes considèrent qu’ils sont essentiels pour la viabilité à long terme d’Ethereum.

Les Rollups traitent les transactions hors chaîne tout en enregistrant les données essentielles—expéditeur, destinataire, montant—sur la Layer 1, ce qui leur confère une sécurité supérieure à celle de Plasma.

Si enregistrer les données sur la Layer 1 peut sembler paradoxal en matière de scalabilité, les Rollups obtiennent une efficacité élevée grâce à la compression des données, en utilisant des structures arborescentes dans les smart contracts pour conserver les états de compte et n’enregistrer que l’historique des transactions. La vérification des signatures s’effectue sur la Layer 2, permettant de compresser les données avant de les soumettre à la chaîne principale.

Pour garantir la cohérence des données, deux grandes approches techniques existent : l’Optimistic Rollup et le Zero-Knowledge (ZK) Rollup.

L’Optimistic Rollup, à l’image de Plasma, considère que toutes les données transmises sont exactes, et n’engage une contestation qu’en cas de litige. Comme la résolution de ces litiges est longue, il faut généralement patienter environ une semaine ou plus pour retirer ses fonds de réseaux Optimistic Rollup tels qu’Optimism.

Le ZK Rollup s’appuie sur la technologie des zero-knowledge proof qui permet aux smart contracts de vérifier l’intégrité des données grâce à des preuves cryptographiques. Ce mécanisme permet des retraits de fonds quasi immédiats, bien que la génération des preuves exige d’importantes ressources informatiques. Le projet zkSync, basé sur la technologie ZK Rollup, est déjà opérationnel sur le mainnet Ethereum.

Conclusion

Les Rollups sont désormais la solution dominante de scalabilité Layer 2 pour Ethereum, et de nombreux projets Layer 2 sont déjà déployés dans l’écosystème. Les ponts inter-chaînes gagnent également du terrain, favorisant une interopérabilité fluide entre réseaux blockchain. Il convient de rappeler que les solutions Layer 1 et Layer 2 sont complémentaires ; ensemble, elles feront progresser la capacité de traitement globale du réseau Ethereum.

FAQ

Que sont les Layer 1, Layer 2 et Layer 3 en crypto ?

La Layer 1 regroupe les blockchains fondamentales comme Bitcoin ou Ethereum qui assurent le traitement direct de toutes les transactions. La Layer 2 désigne les solutions de scalabilité—telles que le Lightning Network ou Polygon—qui accélèrent les transactions et réduisent les frais. Layer 3 représente la couche applicative, qui propose des services spécialisés et des interfaces utilisateurs.

Que sont les Layer 2 et Layer 3 ?

La Layer 2 rassemble les solutions de scalabilité intégrées à Ethereum et conçues pour diminuer les coûts et accélérer les transactions en limitant les interactions avec le mainnet. La Layer 3 est la couche applicative au-dessus de la Layer 2, qui optimise encore les performances et les coûts pour des usages spécifiques. Ensemble, ces couches dessinent une architecture blockchain multicouche qui renforce l’efficacité globale du réseau.

Quels sont des exemples de Layer 2 ?

Les principales solutions Layer 2 sont Arbitrum, Optimism, Polygon, StarkNet et zkSync. Ces protocoles permettent d’étendre la capacité du réseau Ethereum en réduisant les coûts de transaction et en accélérant leur exécution, faisant d’eux les solutions Layer 2 les plus en vue.

Comment la Layer 2 améliore-t-elle la scalabilité d’une blockchain ?

La Layer 2 optimise la scalabilité en traitant les transactions hors chaîne, puis en regroupant un volume important d’opérations avant de soumettre les données agrégées à la chaîne principale. Cette méthode réduit nettement la congestion du réseau, accélère la validation des transactions et diminue sensiblement les frais.

Quelle différence entre les solutions Layer 2 comme les Rollups et les Sidechains ?

Les Rollups publient les données des transactions sur la chaîne principale, bénéficiant ainsi de sa sécurité, tandis que les Sidechains fonctionnent comme des blockchains indépendantes avec leurs propres validateurs. Les Rollups offrent une sécurité renforcée mais peuvent être plus lents, alors que les Sidechains privilégient la rapidité, avec une sécurité dépendant de leur propre infrastructure.

Quels sont les risques et enjeux de sécurité liés à l’utilisation des solutions Layer 2 ?

Les risques liés à la Layer 2 portent sur les vulnérabilités des smart contracts, la sécurité des ponts inter-chaînes et la centralisation potentielle des opérateurs. Il est recommandé aux utilisateurs de consulter les rapports d’audit des protocoles, de privilégier les solutions reconnues et de gérer leurs clés privées avec attention. Les principales implémentations Layer 2 des grandes plateformes ont progressivement renforcé leurs standards de sécurité.